惯性约束聚变物理实验要求采用紫外光产生均匀辐照场以提高束靶耦合过程能量利用率,目前ICF驱动器采用红外激光(1.053um)放大耦合谐波转换技术以产生紫外光(0.351um)的技术路线。如何干净有效的实现三种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点。亚波长光栅在特定的参数条件和入射条件下由于导模共振异常出现一种独特的衍射现象,表现出窄带、高衍射效率、极端的光谱敏感性和角度敏感性的特性。由此,本论文提出基于亚波长光栅实现谐波分离的技术方案,主要研究亚波长光栅谐波分离特性,确定亚波长光栅的设计思路和方法;分析亚波长光栅误差宽容度要求,结合实验,指导亚波长光栅加工工艺的改进。论文工作主要包括以下几个方面:1、研究基于矢量衍射理论的亚波长光栅设计方法。定义用于描述ICF驱动器谐波分离性能优劣的谐波分离品质函数,对影响亚波长光栅的谐波分离品质函数的光栅参数进行了详细的分析,确定了用于谐波分离的亚波长光栅的设计思路和方法。2、分析亚波长光栅光栅周期、占空比、刻槽深度和刻槽形状误差对光栅的三倍频光能量利用率、色分离度和色分离角的影响,给出了满足谐波分离要求的亚波长光栅参数允差范围。3、设计加工实现三谐波分离的矩形槽亚波长光栅样片,通过实验测量最佳入射角的大小和衍射级次,验证了亚波长光栅设计结果;测量了最佳入射角下亚波长光栅三倍频光T-1级衍射效率,分析效率偏低的原因并指出为提高光栅衍射效率,加工需改进的方向。